Flow-mediated adaptation in the right heart: insights from in vivo data and computational modeling

Arriba una sessió dels 'EEBE Seminars on Computational Mechanics - Spring 2024', coordinats pels professors de l'Escola Lluís Jofre i Jose Muñoz.

En aquesta ocasió anirà a càrrec de Francesco Capuano, professor adjunt al Departament de Mecànica de Fluids, amb la ponència 'Flow-mediated adaptation in the right heart: insights from in vivo data and computational modeling'.

Resum:

El cor humà és un exemple remarcable d'una estructura natural que demostra una delicada interacció entre forces biomecàniques i adaptació a llarg termini. En condicions normals, hi ha un equilibri subtil entre les estructures estables de flux vorticós que es formen a les cambres del cor i la càrrega de teixit corresponent en termes de pressió local i tensió de la paret. Les pertorbacions d'aquest equilibri poden desencadenar un procés progressiu d'adaptació que es manifesta amb canvis a nivell d'òrgan en la funció i morfologia cardíaques; la reconstrucció de la sèrie d'esdeveniments implicats en aquesta seqüència és de vital importància per comprendre la progressió patològica i desenvolupar biomarcadors accionables de la malaltia. En aquest seminari, s'estudia l'adaptació cardíaca mitjançant el flux en el cor de pacients amb malalties cardíaques congènites. Primerament, describim el desenvolupament de diverses eines, incloent un nou sistema de dinàmica de fluids computacional impulsat per imatges, tècniques de modelització estadística de formes basades en la població i un mètode per inferir de manera fiable les forces hemodinàmiques a partir de dades d'imatges clíniques i flux in vivo. Després, mostrem com la combinació d'aquestes mètodes pot proporcionar insights mecanístics sobre la complexa interacció de la dinàmica del flux sanguini intracardiaco, la remodelació ventricular i la funció miocàrdica. Finalment, discutim la possible traducció clínica dels nostres resultats, especialment pel que fa a la predicció de la capacitat d'exercici i a la determinació del moment òptim per a la intervenció.

Bio del ponent:

Francesco Capuano és professor adjunt al Departament de Mecànica de Fluids de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC). Es va graduar en Enginyeria Aeroespacial a la Universitat de Nàpols "Federico II" el 2011 i va obtenir el doctorat a la mateixa universitat el 2015. Va ocupar un càrrec d'Enginyer de Recerca al Centre d'Investigació Aeroespacial Italià (CIRA) del 2011 al 2015, i va ser Investigador Postdoctoral a la Universitat de Nàpols (2015-2020) i al Politecnico di Bari (2021); va ser investigador visitant a la Universitat de Stanford (2014) i associat de recerca postdoctoral a la George Washington University (2017-2018). La seva recerca es centra en el desenvolupament de tècniques computacionals robustes i d'alta fidelitat per a la modelització i anàlisi de problemes multiescala/multiphysics en enginyeria i sistemes biològics, amb èmfasi particular en simulacions que resolen l'escala de turbulències, la biomecànica cardiovascular i la dinàmica de biofluids. Els projectes actuals inclouen, entre d'altres, el desenvolupament de mètodes numèrics que conserven l'estructura per a les equacions de Navier-Stokes, mètodes d'alta fidelitat amb fronteres immerses per a fluxos multiscala, la modelització computacional de fluxos intracardiaco en malalties cardíaques congènites i l'estudi de la formació de biofilm en superfícies de plàstic sota condicions de flux turbulent.